[實(shí)用新型]一種LNG冷能利用強(qiáng)化傳熱裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921789979.X
• 申請(qǐng)日: 2019-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN212902778U
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐文東;何智輝;蔡振培;李璋怡
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);廣東眾通利華能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F28D7/16
• 分類(lèi)號(hào): F28D7/16;F28F1/02;F28F1/12;F28F9/02;F28F9/24;F28F21/08
• 代理公司: 廣州粵高專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;黃海波

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種LNG冷能利用強(qiáng)化傳熱裝置，包括管程和殼程兩部分，所述管程包括形成LNG流程的LNG進(jìn)口、前管板、換熱管束、后管板、LNG出口，所述殼程包括形成冷媒流程的冷媒進(jìn)口、殼體、冷媒出口，所述換熱管束位于前管板、后管板和殼體合圍的空腔內(nèi)且兩端分別穿設(shè)固定在所述前管板、后管板上，所述換熱管束包括若干平行設(shè)置的螺旋扁管，所述螺旋扁管兩端為圓管段、中間為外部焊接多孔翅片螺旋扁管段，所述換熱管束外側(cè)通過(guò)若干組鋼帶捆扎管束。本實(shí)用新型的裝置強(qiáng)化傳熱效果好、安全性高、靈敏度高、制作工藝簡(jiǎn)單、加工成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及LNG冷能利用領(lǐng)域，具體涉及一種LNG冷能利用強(qiáng)化傳熱裝置。

背景技術(shù)

由于天然氣熱值高、污染少、儲(chǔ)備豐富等優(yōu)勢(shì)，其能源消費(fèi)占比不斷增大。作為天然氣主要儲(chǔ)運(yùn)方式之一，液化天然氣（LNG）儲(chǔ)運(yùn)特點(diǎn)顯著：儲(chǔ)運(yùn)方便，LNG(-162℃)體積只有常溫下天然氣體積的1/600左右；LNG冷能價(jià)值巨大，LNG氣化為常溫天然氣會(huì)釋放出約830MJ/t的冷能，單位LNG冷量可轉(zhuǎn)換約200kWh電能。目前LNG冷能利用主要有冷能發(fā)電、空氣分離、制備液體二氧化碳和干冰、制冰及冷庫(kù)制冷等。

在LNG冷能利用中，需要將低溫LNG的冷量通過(guò)與冷媒換熱的方式進(jìn)行傳遞。在LNG與冷媒換熱過(guò)程中，采用常規(guī)換熱裝置通過(guò)間壁換熱，其熱阻主要來(lái)源于間壁兩側(cè)粘滯于傳熱面上的流體薄層(邊界層)，和換熱器使用中在間壁兩側(cè)形成的污垢層。

現(xiàn)有換熱裝置多為管殼式換熱器、板式換熱器、板翅式換熱器等常規(guī)換熱器。這些常規(guī)換熱設(shè)備都是利用冷、熱流體被換熱管或換熱板的固體間壁隔開(kāi)，并通過(guò)間壁進(jìn)行熱量交換的，為提高傳熱系數(shù)，需盡可能降低間壁式換熱器中的熱阻。增加流體的流速和擾動(dòng)性，可減薄邊界層，降低熱阻，提高傳熱系數(shù)，但增加流體流速會(huì)使能量消耗增加。為了降低污垢熱阻，需設(shè)法延緩污垢的形成，并定期清洗傳熱面。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于：提供一種LNG冷能利用強(qiáng)化傳熱裝置，即在螺旋扁管多孔翅片式換熱器內(nèi)采用中間冷媒實(shí)現(xiàn)LNG與常規(guī)換熱介質(zhì)的間接換熱。本實(shí)用新型可有效的解決開(kāi)停機(jī)過(guò)程與LNG載荷波動(dòng)情況下冷媒與LNG換熱時(shí)發(fā)生凝結(jié)的問(wèn)題，操作彈性大、反應(yīng)靈敏、換熱效率高、運(yùn)行安全穩(wěn)定。

本實(shí)用新型的目的至少通過(guò)如下技術(shù)方案之一實(shí)現(xiàn)：

一種LNG冷能利用強(qiáng)化傳熱裝置，包括管程和殼程兩部分，所述管程包括形成LNG流程的LNG進(jìn)口、前管板、換熱管束、后管板 、LNG出口，所述殼程包括形成冷媒流程的冷媒進(jìn)口、殼體、冷媒出口，所述換熱管束位于前管板、后管板和殼體合圍的空腔內(nèi)且兩端分別穿設(shè)固定在所述前管板、后管板上，所述換熱管束包括若干平行設(shè)置的螺旋扁管，所述換熱管束外側(cè)通過(guò)若干組鋼帶捆扎固定。

進(jìn)一步地，所述螺旋扁管兩端設(shè)置有圓管段，分別穿接在所述前管板和后管板圓形開(kāi)孔上。

進(jìn)一步地，所述螺旋扁管的外徑為19～30mm，壁厚為1.0～3.0mm,螺旋部分的螺距為200～400mm，螺旋部分的截面長(zhǎng)軸a和截面短軸b之比a/b≥1.2，螺旋角為25～35度。

進(jìn)一步地，所述螺旋扁管的材質(zhì)為奧氏體不銹鋼、碳鋼及紫銅中的一種。

進(jìn)一步地，所述螺旋扁管中部外壁上沿螺旋線焊接有多孔翅片。

進(jìn)一步地，所述多孔翅片為均勻分布圓孔、且上下邊界處分布半圓孔的長(zhǎng)條形薄金屬，沿螺旋扁管外緣螺旋線焊接。多孔翅片的存在使不凝性氣體局部流速增大，破壞冷媒冷凝形成的液膜，增加傳熱面積從而強(qiáng)化傳熱。多孔翅片均勻分布圓孔則是考慮到材料加工難度低，該多孔翅片為長(zhǎng)條形金屬條，只需在金屬條上打孔，制造方便。上下邊界處分布圓孔，不凝性氣體從圓孔處通過(guò)，局部流速增大，從而促進(jìn)在螺旋扁管表面凝結(jié)的液膜流動(dòng)，增加傳熱速率。

進(jìn)一步地，所述多孔翅片材質(zhì)為鋼、鋁、銅及鋼鋁復(fù)合材料中的一種。